ES2911323T3 - Adhesivos de fusión en caliente reactivos en forma de "almohadillas" - Google Patents

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Abstract

Una almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad, que comprende un adhesivo de fusión en caliente reactivo en forma de almohadilla y una capa exterior protectora de la humedad, en donde la capa exterior comprende una mezcla de uno o más copolímeros EVA (etileno-acetato de vinilo) y sílice pirógena hidrófoba.

Description

DESCRIPCIÓN
Adhesivos de fusión en caliente reactivos en forma de "almohadillas"
La presente invención se refiere a productos adhesivos de fusión en caliente reactivos fabricados en forma de pequeños elementos sólidos ("almohadillas") con una capa exterior protectora.
La invención se refiere también a un proceso de fabricación de dichas almohadillas de fusión en caliente reactivas que tienen una capa exterior protectora.
Los adhesivos de fusión en caliente, conocidos también como "productos adhesivos de fusión en caliente", "colas termofusibles" o "adhesivos termofusibles", son adhesivos termoplásticos que normalmente son sólidos a temperatura ambiente y que se funden cuando se calientan, haciéndose plásticos primero y líquidos después.
Cuando están en estado líquido, los productos adhesivos de fusión en caliente son pegajosos y se pueden aplicar a los sustratos para pegarlos entre sí; después se solidifican en unos pocos segundos tras su enfriamiento, sin ningún cambio en sus estructuras químicas, y forman una unión fuerte y resistente con buenas propiedades elásticas. Los productos adhesivos de fusión en caliente tienen un contenido de sólidos del 100% y no contienen ningún disolvente.
Los adhesivos de fusión en caliente proporcionan varias ventajas con respecto a otros adhesivos que se endurecen, por ejemplo, mediante eliminación del disolvente, tales como la ausencia de disolventes y/u otros compuestos orgánicos volátiles en su formulación, la adhesión rápida sin etapas de secado o curado químico, la capacidad de adhesión a materiales porosos y no porosos, la flexibilidad a bajas temperaturas, la larga vida útil, su eliminación sin precauciones especiales. Por estas razones, los productos adhesivos de fusión en caliente tienen una serie de aplicaciones industriales diferentes, por ejemplo, en los campos del envasado, la automoción, la electrónica, los muebles y el calzado.
Los adhesivos de fusión en caliente pueden ser reactivos o no reactivos, según si se debe producir o no una reacción química para que lleven a cabo su función adhesiva.
Los productos adhesivos de fusión en caliente no reactivos son, por ejemplo, adhesivos sensibles a la presión (PSA); generalmente, estos adhesivos tienen una superficie pegajosa de modo que han de ser protegidos para evitar el contacto (y la adhesión consiguiente) con sustratos no deseados.
Ejemplos de productos adhesivos de fusión en caliente reactivos, en cambio, son aquellos que contienen grupos isocianato o silano, tales como poliuretanos o siliconas.
Los grupos isocianato y silano son capaces de reaccionar con las moléculas de agua procedentes de la humedad sobre las superficies de los sustratos que se van a unir: las moléculas de agua se reticulan con los grupos isocianato o silano y se forma un polímero con alto peso molecular y excelentes características físicas (alta resistencia al calor, buena flexibilidad en frío y alta estabilidad frente a la hidrólisis).
Sin embargo, los grupos isocianato y silano pueden reaccionar también con las moléculas de agua procedentes de la humedad del aire: los productos adhesivos de fusión en caliente reactivos, por tanto, se pueden reticular simplemente tras su exposición al aire, lo que hace que sean posteriormente inutilizables, por tanto, como adhesivos.
Los productos adhesivos de fusión en caliente reactivos de este tipo, por tanto, han de ser protegidos frente a la reacción temprana con la humedad del aire hasta su uso adecuado como adhesivos, a fin de conservar sus propiedades reactivas y, por consiguiente, sus propiedades adhesivas.
Para este fin, los productos adhesivos de fusión en caliente reactivos se envasan convenientemente en recipientes protegidos de la humedad tales como tambores de acero, latas de estaño o bolsas de aluminio. En términos generales, para aplicaciones que requieren un alto consumo de producto adhesivo de fusión en caliente reactivo, el producto adhesivo de fusión en caliente se fabrica en forma de una mezcla sólida y se envasa en tambores de acero con un volumen comprendido normalmente entre 20 y 200 litros, o en bolsas de aluminio con un volumen comprendido normalmente entre 2 y 20 litros, recubiertos con polímeros termoplásticos termosellables, tales como poliolefinas, por ambos lados.
Con un equipo de fusión adecuado tal como un fundidor de tambor, el usuario puede extraer el producto adhesivo de fusión en caliente reactivo del tambor o la bolsa y bombearlo a los tanques de fusión o directamente a la unidad de aplicación, en donde se calienta hasta su estado líquido.
Cuando se requieren pequeñas cantidades del producto adhesivo de fusión en caliente reactivo, en cambio, es más conveniente usar el producto adhesivo de fusión en caliente fabricado en forma de gránulos, que se envasan generalmente, a fin de protegerlos de la humedad del aire, en latas de estaño o bolsas de aluminio con una capacidad normal de 0,6-1,5 kg por unidad.
A la luz de lo anterior, encontrar un modo de proporcionar productos adhesivos de fusión en caliente reactivos que no requieran ningún envasado protector adicional (latas de estaño, tambores de acero, bolsas de aluminio) representa un objetivo relevante por razones de ahorro, de conveniencia y ecológicas.
El principal objetivo de la presente invención, por tanto, es proporcionar un nuevo modo de proteger productos adhesivos de fusión en caliente reactivos de la humedad.
Con este objetivo, un objeto de la invención es obtener un nuevo modo de proteger productos adhesivos de fusión en caliente reactivos que permita evitar un envasado adicional.
Otro objetivo de la invención es obtener productos adhesivos de fusión en caliente reactivos protegidos de la humedad del aire que sean convenientes y útiles cuando se van a emplear tanto pequeñas cantidades como grandes cantidades de los productos adhesivos de fusión en caliente.
Otro objetivo adicional de la invención es proporcionar un proceso de fabricación de productos adhesivos de fusión en caliente reactivos protegidos de la humedad del aire que sea fácil de llevar a cabo y que no genere costes elevados. Los anteriores objetivo y objetos, así como otros objetos que se esclarecerán mejor en lo sucesivo, se alcanzan mediante un adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad tal como se define en la reivindicación 1.
Los anteriores objetivo y objetos se alcanzan también mediante un proceso de fabricación del adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad tal como se define en la reivindicación 8.
Otros objetos, características y ventajas de la presente invención se verán mejor a partir de la descripción detallada proporcionada en lo sucesivo.
Tal como se ha indicado anteriormente, los gránulos son un tamaño adecuado cuando se requieren pequeñas cantidades de productos adhesivos de fusión en caliente para una determinada aplicación.
Sin embargo, con la tecnología existente, solo se pueden fabricar gránulos de productos adhesivos de fusión en caliente para productos adhesivos de fusión en caliente reactivos y no reactivos cuya superficie no sea pegajosa, de otro modo se pegarían entre sí ("flujo en frío") haciendo muy difícil, por tanto, separar los gránulos entre sí y tomar la cantidad deseada de estos.
Los productos adhesivos de fusión en caliente con una superficie pegajosa tales como, por ejemplo, los productos adhesivos de fusión en caliente PSA (adhesivos sensibles a la presión), en cambio, se fabrican convenientemente en forma de "almohadillas" envueltas en una cubierta protectora plástica. Tales "almohadillas" son pequeños elementos que normalmente tienen una forma aproximadamente cilíndrica y dimensiones del orden de centímetros.
La cubierta protectora plástica que envuelve a estas almohadillas evita que el producto adhesivo de fusión en caliente se pegue a cualquier sustrato con el que pueda entrar en contacto, asegurando de este modo que el producto adhesivo de fusión en caliente mantiene su eficacia de adhesión. La cubierta protectora plástica está hecha de un producto adhesivo de fusión en caliente que no es PSA, ni pegajoso.
De manera sorprendente, se ha descubierto ahora que se puede emplear ventajosamente una cubierta protectora para proteger productos adhesivos de fusión en caliente reactivos que requieren ser protegidos de la humedad del aire.
La presente invención se refiere, por tanto, a un adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad en forma de almohadillas, que comprende un adhesivo de fusión en caliente reactivo en forma de almohadilla y una capa exterior protectora de la humedad, en donde la capa exterior una mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
En el contexto de la presente invención y tal como sabe un experto en la materia, el término "almohadilla" se refiere a un pequeño elemento adhesivo de fusión en caliente que tiene una forma aproximadamente cilíndrica y dimensiones del orden de centímetros (normalmente una longitud de 5-12 cm, un diámetro de 0,6-3 cm).
El uno o más polímeros que forman la capa exterior de las almohadillas no absorben la humedad del aire y, por tanto, permiten que el producto adhesivo de fusión en caliente del interior de la almohadilla no entre en contacto con las moléculas de agua. Por esta razón, en lo sucesivo, la capa exterior se denominará también "capa (exterior) protectora". La cantidad total del uno o más polímeros que forman la capa exterior protectora de la almohadilla puede estar comprendida entre un 1 % en peso y un 10 % en peso con respecto a la almohadilla total (es decir, producto adhesivo de fusión en caliente capa exterior). Preferentemente, la cantidad total de tal uno o más polímeros puede estar comprendida entre un 1 % en peso y un 5 % en peso con respecto a la almohadilla total. Más preferentemente, tal cantidad total puede ser del 2 % en peso con respecto a la almohadilla total.
Preferentemente, la capa exterior puede consistir esencialmente en una mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
La capa exterior puede consistir esencialmente en una mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba; en una realización particularmente preferente, la capa exterior puede consistir en una mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba. Los copolímeros EVA son aquellos que permiten mejor una operación sin incidentes de las unidades de fusión y de los sistemas para la aplicación de los adhesivos de fusión en caliente reactivos.
De manera natural, los copolímeros EVA per se no son capaces de representar una barrera protectora suficiente para proteger los productos adhesivos de fusión en caliente reactivos de la humedad del aire, ya que son realmente permeables al vapor de agua, y dependen en cierto grado del contenido de acetato de vinilo (VA) en el copolímero.
De manera sorprendente, se ha descubierto que la adición de sílice pirógena hidrófoba a los copolímeros EVA reduce la permeabilidad de estos copolímeros a la humedad del aire de modo que actúan eficazmente como capa exterior protectora para los adhesivos de fusión en caliente reactivos.
La sílice pirógena está compuesta de tetraedros de SiO, unidos entre sí por puentes siloxano (enlaces Si-O-Si). Aproximadamente cada dos átomos de Si sobre la superficie de la sílice pirógena lleva un grupo hidroxilo, que forman, por tanto, así un grupo silanol (R-Si-OH).
Si se dejan reaccionar estos grupos Si-OH con compuestos de organosilicio, se imparten características hidrófobas a la sílice pirógena (es decir, se convierte en sílice pirógena hidrófoba).
Este tratamiento hidrófobo reduce o elimina las propiedades de absorción de humedad de la sílice.
Puesto que la sílice pirógena hidrófoba tiene una relación superficie/peso elevada (50-400 m2/g), es suficiente añadir incluso pequeñas cantidades de esta al copolímero EVA para obtener un polímero resultante con buenas propiedades de protección frente a la humedad.
En particular, la cantidad de sílice pirógena hidrófoba puede estar comprendida entre un 1 % en peso y un 10 % en peso de la mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
Preferentemente, esta cantidad puede estar comprendida entre un 2 % en peso y un 10 % en peso de la mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba. Más preferentemente, esta cantidad puede estar comprendida entre un 2 % en peso y un 5 % en peso de la mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
Los copolímeros EVA añadidos a la sílice pirógena hidrófoba se pueden fabricar empleando un equipo de producción convencional para productos adhesivos de fusión en caliente termoplásticos.
Este tipo de equipo es bien conocido por aquellos que trabajan en el campo de los polímeros termoplásticos; tal como sabe un experto, en el presente caso la mezcladora debe estar provista de palas de hélice o de disolución de funcionamiento rápido, debido a la baja densidad y a la elevada relación superficie/peso de la sílice pirógena hidrófoba. Los copolímeros EVA con sílice pirógena hidrófoba se obtienen normalmente en forma de gránulos, al igual que los copolímeros EVA, empleando granuladores convencionales.
Los adhesivos de fusión en caliente reactivos que se pueden fabricar en forma de almohadillas con una capa exterior, tal como se divulga anteriormente son, por ejemplo, productos adhesivos de fusión en caliente terminados en isocianato o silano curables con humedad.
Ejemplos de tales productos adhesivos de fusión en caliente son aquellos constituidos por una mezcla de copoliésteres disponible en el mercado, tal como la serie Dynacoll® 7000 (producida por Evonik Industries AG, Alemania) y un isocinato aromático, por ejemplo, MDI, diisocianato de metilendifenilo, tal como Desmodur® 44MS (producido por Covestro AG, Alemania).
Almohadillas adhesivas de fusión en caliente reactivas con un capa exterior protectora hecha de una mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba, almacenadas sin ningún envasado o protección a una temperatura de 23 °C y a una humedad del 60 % se demostró que tenían una vida útil de aproximadamente seis meses.
Durante el uso de las almohadillas adhesivas de fusión en caliente, el adhesivo se ha de fundir y la capa protectora se funde también junto con el propio adhesivo: dada la pequeña cantidad en tanto por ciento del polímero que forma la capa protectora con respecto a la cantidad del adhesivo, no se observan cambios en las características químicas, físicas y mecánicas del adhesivo.
Una aplicación común para las almohadillas de acuerdo con la invención puede ser, por ejemplo, con máquinas de recubrimiento de cantos habituales usadas en la industria transformadora de la madera.
Otro aspecto de la presente invención está representado por un proceso de fabricación de almohadillas del adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad, que comprende un adhesivo de fusión en caliente reactivo en forma de almohadillas y una capa exterior protectora de la humedad, en donde la capa exterior comprende una mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba, mediante la coextrusión del adhesivo de fusión en caliente reactivo y la mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
Tal como sabe un experto en el campo de los polímeros adhesivos, se pueden usar otros métodos de fabricación para preparar pequeños elementos (almohadillas) cuya capa exterior está hecha de un polímero o polímeros diferentes; no obstante, la coextrusión es el método preferente debido a su facilidad, conveniencia y bajo coste.
Los procesos y el equipo de coextrusión son bien conocidos y se usan comúnmente en el campo de los adhesivos por lo que no es necesaria una descripción detallada de ellos en este contexto.
En una realización preferente, las almohadillas de la invención se pueden extruir en agua. Después de enfriar y secar las almohadillas fabricadas mediante coextrusión, estas se pueden almacenar sin necesidad de ningún otro envasado de protección contra la humedad específico.
Ejemplos
Ejemplo 1: preparación de un producto adhesivo de fusión en caliente de PUR (poliuretano) reactivo de un componente, terminado en isocianato:
Una mezcla de:
- 50 partes en peso de un copoliéster amorfo con un número de hidroxilo (mg KOH/g) de entre 31 y 39 y una temperatura de transición vítrea de 30 °C
- 30 partes en peso de un copoliéster amorfo con un número de hidroxilo (mg KOH/g) de entre 18 y 24 y una temperatura de transición vítrea de -50 °C
- 20 partes en peso de un copoliéster cristalino con un número de hidroxilo (mg KOH/g) de entre 27 y 34 y una temperatura de transición vítrea de -60 °C
se calentó hasta 120 °C, se homogeneizó, se evacuó para eliminar el agua por completo y se hizo reaccionar con un exceso de isocianato aromático (Desmodur® 44MS) en una proporción en equivalentes de 1:2,2.
El resultado de esta reacción es un producto adhesivo de fusión en caliente de PUR reactivo terminado en isocianato con un contenido de isocianato de un 2,4 % en peso.
Este tipo de adhesivo es blando y comprimible a temperatura ambiente; no es posible fabricar este adhesivo en forma de gránulos, ya que se pegarían entre sí.
Este tipo de producto adhesivo de fusión en caliente reactivo se puede fabricar en almohadillas que tienen una capa exterior protectora de acuerdo con la invención; es posible proporcionar este producto adhesivo de fusión en caliente reactivo también en el tamaño de porciones pequeñas, fáciles de usar.
Ejemplo 2: preparación de un producto adhesivo de fusión en caliente de poliolefina reactivo de un componente, terminado en silano:
Una mezcla de:
- 40 partes en peso de una polialfaolefina amorfa (APAO), tal como Vestoplast® 508, producida por Evonik Industries;
- 50 partes en peso de una resina hidrocarbonada alifática hidrogenada, tal como Regalite™ R1125, producida por Eastman;
- 9,8 partes en peso de una cera de Fischer-Tropsch, tal como Sasolwax® H1, producida por Sasol;
- 0,2 partes en peso de un catalizador, tal como dilaurato de dibutilestaño (DBTl ), se mezcla homogéneamente en una proporción en peso de 1:2 con una mezcla de:
- 90 partes en peso de una polialfaolefina amorfa (APAO) terminada en silano, tal como Vestoplast® 206, producida por Evonik Industries;
- 10 partes en peso de una cera de Fischer-Tropsch, tal como Sasolwax® H1, producida por Sasol
a 200 °C. El resultado es un producto adhesivo de fusión en caliente reactivo terminado en silano adecuado para su uso, por ejemplo, en la industria transformadora de la madera o en la industria del automóvil, en donde está implicado el ensamblaje de diferentes sustratos tales como piezas de plástico, madera o metal.
Este producto adhesivo de fusión en caliente reactivo curable con humedad se puede fabricar en almohadillas con una capa exterior protectora de acuerdo con la invención, que se pueden usar en unidades de fusión especiales tales como fundidores de tanque pequeños para sistemas de suministro y aplicación tales como pistolas termofusibles para perlas y aplicaciones de pulverización.
En vista de lo anterior, se ha establecido que la presente invención alcanza totalmente el fin y los objetivos propuestos anteriormente en el presente documento.
De hecho, las almohadillas con una capa protectora de acuerdo con la presente invención permiten almacenar los adhesivos de fusión en caliente reactivos durante un largo periodo de tiempo sin necesidad de ningún otro envasado para proteger los productos adhesivos de fusión en caliente de la humedad del aire: por lo tanto, se pueden evitar los tambores, las latas o las bolsas.
Adicionalmente, las almohadillas son un tamaño adecuado para el uso tanto de cantidades grandes como de cantidades pequeñas de los productos adhesivos de fusión en caliente reactivos.
Asimismo, los polímeros que forman la capa exterior de las almohadillas se funden junto con el producto adhesivo de fusión en caliente reactivo durante el uso de este, sin influir en las propiedades de los productos adhesivos de fusión en caliente.
Además, las almohadillas con una capa protectora tal como se describen en el presente documento evitan que el usuario entre en contacto con el adhesivo cuando manipula la almohadilla: la capa exterior es segura, limpia, no pegajosa y fácil de manipular.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Una almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad, que comprende un adhesivo de fusión en caliente reactivo en forma de almohadilla y una capa exterior protectora de la humedad, en donde la capa exterior comprende una mezcla de uno o más copolímeros EVA (etileno-acetato de vinilo) y sílice pirógena hidrófoba.
2. La almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cantidad total de dicha mezcla está comprendida entre un 1 % en peso y un 10 % en peso con respecto a la almohadilla total.
3. La almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde la cantidad total de dicha mezcla está comprendida entre un 1 % en peso y un 5 % en peso con respecto a la almohadilla total.
4. La almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde dicha capa exterior consiste en una mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
5. La almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cantidad de sílice pirógena hidrófoba está comprendida entre un 1 % en peso y un 10 % en peso con respecto a la mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
6. La almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cantidad de sílice pirógena hidrófoba está comprendida entre un 1 % en peso y un 5 % en peso con respecto a la mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
7. La almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho adhesivo de fusión en caliente reactivo se selecciona entre el grupo que consiste en un adhesivo de fusión en caliente terminado en isocianato o un adhesivo de fusión en caliente terminado en silano.
8. Un proceso de fabricación de una almohadilla de adhesivo de fusión en caliente reactivo protegido de la humedad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, mediante coextrusión del adhesivo de fusión en caliente reactivo y la mezcla de uno o más copolímeros EVA y sílice pirógena hidrófoba.
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8 en donde la coextrusión es en agua.
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